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摘要
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過程中不可缺少的設備。建筑生產(chǎn)與施工過程實現(xiàn)機械化、自動化、降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。由于建筑機械能夠為建筑業(yè)提供必要的技術設備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個重要標志，并且為確保工程質(zhì)量、降低工程造價、提高經(jīng)濟效益、社會效益與加快工程建設速度提供了重要的手段。因此，對建筑機械的設計和研究具有十分重要的意義。
本文對鋼筋調(diào)直機的設計進行了比較系統(tǒng)的研究，對鋼筋調(diào)直機進行了分類和綜合的介紹；對鋼筋調(diào)直機的控制系統(tǒng)進行了概述；對鋼筋調(diào)直機的工作原理進行了系統(tǒng)的分析；對鋼筋調(diào)直機的功率計算與分配、受力分析、結構設計、主要零部件設計與選擇等進行了詳細的介紹。結合實際生產(chǎn)的需要，對產(chǎn)品總體結構和工作性能進行了優(yōu)化設計，達到了比較完善的設計要求，最后對鋼筋調(diào)直機進行了總體調(diào)試。
本次設計的鋼筋調(diào)直機為電機驅(qū)動下切剪刀式鋼筋調(diào)直機，用于調(diào)直直徑為14mm以下的盤圓鋼筋或冷拔鋼筋。并且根據(jù)需要長度進行自動調(diào)直和切斷，調(diào)直過程中將鋼筋表面氧化皮、鐵銹和污物除掉。充分發(fā)揮了其良好的機動性，體積小，操作簡單，效率高等特點，在提高施工速度，保證施工質(zhì)量的同時，降低了人工與材料的成本，減輕了勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率。
關鍵詞：鋼筋調(diào)直機；建筑；機械；施工
Abstract
Along with the development of the construction industry, construction machinery as a modern industrial and civil buildings and the construction of the production process indispensable equipment. Building production and the construction process mechanization and automation, reducing the construction site with the labor intensity, improve labor productivity and lower production cost of construction for the development of the construction industry has laid a solid foundation. As construction machinery for the construction industry to provide the necessary technical equipment, So as the construction industry to measure productivity levels are an important sign, and to ensure project quality, lower construction costs, enhance economic efficiency, social benefits and speeding up the pace of construction provides an important tool. Therefore, the design of construction machinery and research is of great significance.
In this paper, the bar straight for the design of a more systematic study Straightening of reinforced plane were classified and comprehensive presentation; Straightening of reinforced machine control system outlined; Straightening of reinforced the working principle for the analysis of the system; Straightening of reinforced machine power calculation and allocation, Analysis, structural design, the design of the key parts and choice of detail. In light of the actual production of the needs of the overall product structure and properties of the optimal design, reached a relatively sound design requirements, the final straight of reinforcing bars for the overall test.
The design of reinforced Straightening motor-driven machine for cutting scissors bar helicopters, Straightening for the diameter of 14 mm disk or drawing a round of reinforced steel bars. As required length automatically and directly cut, the transfer process will be reinforced direct oxidation of the surface skin, remove rust and dirt. Make full use of its good mobility, small size, simple operation, high efficiency, improving the speed, Construction quality assurance at the same time, reducing manual and materials costs, reduce labor intensity and improved labor productivity.
Keywords : reinforcement bar straightening machine; Architecture; Machinery; Construction
目錄
前言 1
1 鋼筋調(diào)直機的設計 2
1.1 鋼筋調(diào)直機的分類 2
1.2 鋼筋調(diào)直機調(diào)直剪切原理 2
1.3 鋼筋調(diào)直機的主要技術性能 3
1.4 鋼筋調(diào)直機工作原理與基本構造 3
2 主要計算 8
2.1 生產(chǎn)率和功率計算 8
2.1.1 生產(chǎn)率計算 8
2.1.2 功率計算，選擇電動機 8
2.2 第一組皮帶傳動機構的設計 12
2.2.1 確定設計功率 12
2.2.2 初選帶的型號 12
2.2.3 確定帶輪的基準直徑和 12
2.2.4 確定中心距a和帶的基準長度 13
2.2.5 驗算小輪包角 13
2.2.6 計算帶的根數(shù) 13
2.2.7 計算帶作用在軸上的載荷Q 14
2.3 第二組皮帶傳動機構的設計 14
2.3.1 確定設計功率 14
2.3.2 初選帶的型號 14
2.3.3 確定帶輪的基準直徑和 15
2.3.4 確定中心距a和帶的基準長度 15
2.3.5 驗算小輪包角 15
2.3.6 計算帶的根數(shù) 15
2.3.7 計算帶作用在軸上的載荷Q 16
2.3.8 主動帶輪設計 16
3 直齒輪設計 18
3.1 確定齒輪傳動精度等級 18
3.1.1 計算許用應力 19
3.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距 19
3.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度 20
3.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度 21
3.1.5 齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸 21
4 錐齒輪的設計 24
5 軸的設計與強度校核 29
5.1 Ⅰ軸的設計與強度校核 29
5.1.1 軸的結構設計 29
5.1.2 求出齒輪受力 29
5.2 Ⅱ軸的設計與強度校核 31
5.2.1 軸的結構設計 31
5.2.2 求出齒輪受力 32
6 主要零件的規(guī)格及加工要求 36
6.1 調(diào)直筒及調(diào)直塊 36
6.2.齒輪 36
6.3.調(diào)直機的各傳動軸均安裝滾動軸承 36
6.4 傳送壓輥的選用和調(diào)整 37
6.5 定長機構的選擇與調(diào)整 37
7 結論 38
致謝 39
參考文獻 40
附錄A 譯文 41
附錄B 外文文獻 47
前言
21世紀是一個技術創(chuàng)新的時代，隨著我國經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結構與設計概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開發(fā)應用使預應力混凝土技術獲得高速而廣泛的發(fā)展，在鋼筋混凝土中，鋼筋是不可缺少的構架材料，而鋼筋的加工和成型直接影響到鋼筋混凝土結構的強度、造價、工程質(zhì)量以及施工進度。所以，鋼筋加工機械是建筑施工中不可缺少的機械設備。
在土木工程中，鋼筋混凝土與預應力鋼筋混凝土是主要的建筑構件，擔當著極其重要的承載作用，其中混凝土承受壓力，鋼筋承擔壓力。鋼筋混凝土構件的形狀千差萬別，從鋼材生產(chǎn)廠家購置的各種類型鋼筋，根據(jù)生產(chǎn)工藝與運輸需要，送達施工現(xiàn)場時，其形狀也是各異。為了滿足工程的需要，必須先使用各種鋼筋機械對鋼筋進行預處理及加工。為了保證鋼筋與混凝土的結合良好，必須對銹蝕的鋼筋進行表面除銹、對不規(guī)則彎曲的鋼筋進行拉伸于調(diào)直；為了節(jié)約鋼材，降低成本，減少不必要的鋼材浪費，可以采用鋼筋的冷拔工藝處理，以提高鋼筋的抗拉強度。在施工過程中，根據(jù)設計要求進行鋼筋配制時，由于鋼筋配制的部位不同，鋼筋的形狀、大小與粗細存在著極大差異，必須對鋼筋進行彎曲、切斷等等。
隨著社會與經(jīng)濟的高速發(fā)展，在土木工程與建筑施工中，不同類型的鋼筋機械與設備的廣泛應用，對提高工程質(zhì)量、確保工程進度，發(fā)揮著重要作用。鋼筋調(diào)直機械作為鋼筋及預應力機械的一種類型，在土木與建筑工程建設中有重要應用，鋼筋調(diào)直也是鋼筋加工中的一項重要工序。通常鋼筋調(diào)直機用于調(diào)直14mm以下的盤圓鋼筋和冷拔鋼筋，并且根據(jù)需要的長度進行自動調(diào)直和切斷，在調(diào)直過程中將鋼筋表面的氧化皮、鐵銹和污物除掉。
1 鋼筋調(diào)直機的設計
1.1 鋼筋調(diào)直機的分類
鋼筋調(diào)直機按調(diào)直原理的不同分為孔摸式和斜輥式兩種；按切斷機構的不同分為下切剪刀式和旋轉剪刀式兩種；而下切剪刀式按切斷控制裝置的不同又可分為機械控制式與光電控制式。本次設計為機械控制式鋼筋調(diào)直機，切斷方式為下切剪刀式。
1.2 鋼筋調(diào)直機調(diào)直剪切原理
下切剪刀式鋼筋調(diào)直機調(diào)直剪切原理如圖所示：
圖1-1調(diào)直剪切原理
Fig.1-1 principle of straightening and sheering
1-盤料架；2-調(diào)直筒；3-牽引輪；4-剪刀；5-定長裝置；
工作時，繞在旋轉架1上的鋼筋，由連續(xù)旋轉著的牽引輥3拉過調(diào)直筒2，并在下切剪刀4中間通過，進入受料部。當調(diào)直鋼筋端頭頂動定長裝置的直桿5后，切斷剪刀便對鋼筋進行切斷動作，然后剪刀有恢復原位或固定不動。如果鋼絲的牽引速度V=0.6m/s.而剪刀升降時間t=0.1s，則鋼絲在切斷瞬間的運動距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運動，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調(diào)直機的調(diào)直速度不宜太快。
1.3 鋼筋調(diào)直機的主要技術性能
表1-1鋼筋調(diào)直機的型號規(guī)格及技術要求
Tab.1-1 model standard and technique ability of reinforcement bar straightening machine
參數(shù)名稱
數(shù)值
調(diào)直切斷鋼筋直徑（mm）
4～8
鋼筋抗拉強度(MPa)
650
切斷長度(mm)
300～6000
切斷長度誤差(mm/m)
牽引速度(m/min)
40
調(diào)直筒轉速(r/min)
2800
送料、牽引輥直徑(mm)
90
電機型號：調(diào)直
牽引
切斷
功率： 調(diào)直(kW)
牽引(kW)
切斷(kW)
5.5
外形尺寸：長(mm)
寬(mm)
高(mm)
7250
550
1220
整機重量(kg)
1000
1.4 鋼筋調(diào)直機工作原理與基本構造
該鋼筋調(diào)直機為下切剪刀式，工作原理如圖所示：
圖1-2鋼筋調(diào)直機機構簡圖
Fig.1-2 mechanism schematic of reinforcement bar straightening machine
1-電動機；2-調(diào)直筒；3-減速齒輪；4-減速齒輪；5-減速齒輪；6-圓錐齒輪；7-曲柄軸；8-錘頭；9-壓縮彈簧；10-定長拉桿；11-定長擋板；12-鋼筋；13-滑動刀臺；14-牽引輪；15-皮帶傳動機構
采用一臺電動機作總動力裝置，電動機軸端安裝兩個V帶輪，分別驅(qū)動調(diào)直筒、牽引和切斷機構。其牽引、切斷機構傳動如下：電動機啟動后，經(jīng)V帶輪帶動圓錐齒輪6旋轉，通過另一圓錐齒輪使曲柄軸7旋轉，在通過減速齒輪3、4、5帶動一對同速反向回轉齒輪，使牽引輪14轉動，牽引鋼筋12向前運動。曲柄輪7上的連桿使錘頭8上、下運動，調(diào)直好的鋼筋頂住與滑動刀臺13相連的定長擋板11時，擋板帶動定長拉桿10將刀臺拉到錘頭下面，刀臺在錘頭沖擊下將鋼筋切斷。
切斷機構的結構與工作原理如圖所示：
圖1-3鋼筋調(diào)直機的切斷機構
Fig.1-3 cut off mechanism of reinforcement bar straightening machine
1-曲柄輪；2-連桿；3-錘頭；4-定長拉桿；5-鋼筋；6-復位彈簧；7-刀臺座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；
下切刀8固定在刀座臺7上，調(diào)直后的鋼筋從切刀中孔中通過。上切刀9安裝在刀架10上，非工作狀態(tài)時，上刀架被復位彈簧6推至上方，當定長拉桿4將刀臺座7拉到錘頭3下面時，上刀架受到錘頭的沖擊向下運動，鋼筋在上、下刀片間被切斷。在切斷鋼筋時，切刀有一個下降過程，下降時間一般為0.1s，而鋼筋的牽引速度為0.6m/s,因此在切斷瞬間，鋼筋可有0.6×0.1=0.06m的運動距離，而實際上鋼筋在被切斷的瞬間是停止運動的，所以造成鋼筋在牽引輪中的滑動，使牽引輪受到磨損。因此，調(diào)直機的調(diào)直速度不宜太快。
調(diào)直機的電氣控制系統(tǒng)圖為：
圖1-4 鋼筋調(diào)直機的電器線路
Fig.1-4 electrical circuit of reinforcement bar straightening machine
RD-熔斷器；D-交流接觸器；RJ-熱繼電器；AN-常開按鈕；D-電動機；QK-轉換開關；
調(diào)直機的傳動示意展開圖：
圖1-5 鋼筋調(diào)直機的傳動示意展開圖：
Fig.1-5 transmission opening figure of reinforcement bar straightening machine
1-電動機；2-調(diào)直筒；3-皮帶輪；4-皮帶輪；5-皮帶輪；6-齒輪；7-齒輪；8-齒輪；9-齒輪；10-齒輪；11-齒輪；12-錐齒輪；13-錐齒輪；14-上壓輥；15-下壓輥；16-框架；17-雙滑塊機構；18-雙滑塊機構；19-錘頭；20-上切刀；21-方刀臺；22-拉桿；
電動機經(jīng)三角膠帶驅(qū)動調(diào)直筒2旋轉，實現(xiàn)鋼筋調(diào)直。經(jīng)電動機上的另一膠帶輪以及一對錐齒輪帶動偏心軸，再經(jīng)二級齒輪減速，驅(qū)動上下壓輥14、15等速反向旋轉，從而實現(xiàn)鋼筋牽引運動。又經(jīng)過偏心軸和雙滑塊機構17、18，帶動錘頭19上下運動，當上切刀20進入錘頭下面時即受到錘頭敲擊，完成鋼筋切斷。
上壓輥14裝在框架16上，轉動偏心手柄可使框架銷作轉動，以便根據(jù)鋼筋直徑調(diào)整
壓輥間隙。方刀臺21和承受架的拉桿22相連，當鋼筋端部頂?shù)嚼瓧U上的定尺板時，將方
刀臺拉到錘頭下面，即可切斷鋼筋。定尺板在承受架上的位置，可以按切斷鋼筋所需長度
進行調(diào)節(jié)。
2 主要計算
2.1 生產(chǎn)率和功率計算
2.1.1 生產(chǎn)率計算
（2-1）式中 D-牽引輪直徑（mm）
N-牽引輪轉速（r/min）
-每米鋼筋重量（kg）
K-滑動系數(shù)，一般取K=0.95～0.98
帶入相應數(shù)據(jù)得：
2.1.2 功率計算，選擇電動機
調(diào)直部分：
調(diào)直筒所需的功率：
（2-2）
式中 `
調(diào)直筒的扭矩：
（2-3）
式中
帶入相應數(shù)據(jù)，得：
牽引部分：
鋼筋牽引功率：
（2-4）
式中
牽引輪壓緊力：
（2-5）
式中
切斷部分：
鋼筋剪切功率：
（2-6）
式中
帶入相應數(shù)據(jù)，經(jīng)計算得：
鋼筋切斷力P：
（2-7）
式中 d-鋼筋直徑，mm
-材料抗剪極限強度，
帶入相應數(shù)據(jù)得：
鋼筋切斷機動刀片的沖程數(shù)n：
(r/min) （2-8）
式中 -電動機轉速，r/min
i-機械總傳動比
帶入相應數(shù)據(jù)得：
(r/min)
作用在偏心輪軸的扭矩M：
（2-9）
式中 -偏心距，mm
－偏心輪半徑與滑塊運動方向所成之角
－
L-連桿長度，mm
－偏心輪軸徑的半徑，mm
-偏心輪半徑，mm
－滑塊銷半徑，mm
-滑動摩擦系數(shù)，=0.10～0.15
帶入相應數(shù)據(jù)得：
驅(qū)動功率N：
（2-10）式中 -作用在偏心輪軸的扭矩，N mm
-鋼筋切斷次數(shù)，1/min
-傳動系統(tǒng)總效率
帶入相應數(shù)據(jù)得：
=
總功率：
考慮到摩擦損耗等因素，選電動機型號為，功率為5.5KW，轉速為1440r/min.
2.2 第一組皮帶傳動機構的設計
設計的原始條件為：傳動的工作條件，傳遞的功率P，主、從動輪的轉速、（傳動比i），傳動對外廓尺寸的要求。
設計內(nèi)容：確定帶的型號、長度、根數(shù)；
傳動中心距；
帶輪基準直徑及結構尺寸；
計算初拉力， 帶對軸的壓力
設計的步驟和方法
2.2.1 確定設計功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運轉的時間等因素，設計功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-11）
式中 P-傳遞的額定功率，（KW）
-工作情況系數(shù)，=1.2
4.141.2=4.97(KW)
2.2.2 初選帶的型號
根據(jù)設計功率和主動輪轉速=1440r/mim。選定帶的型號為A型。
2.2.3 確定帶輪的基準直徑和
（1）選擇，由，查表得 =280（mm）
（2）驗算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過多，故V應在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-12）
（3）計算從動輪基準直徑：
=i ==138.57（mm） （2-13）
取標準值=140（mm）
2.2.4 確定中心距a和帶的基準長度
一般取 （2-14）
計算相應于的帶基準長度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準長度=1600（mm）
實際中心距： （2-15）
2.2.5 驗算小輪包角
（2-16）
2.2.6 計算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-17）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實驗條件不符（）時對傳動能力的影響
-長度系數(shù)，考慮帶長與實驗條件不符時對傳動能力的影響
-實驗條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動比時，帶在大輪上的彎曲應力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計算式為：
（2-18）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動比系數(shù) =1.12
2.2.7 計算帶作用在軸上的載荷Q
為設計軸和軸承，應計算出V帶對軸的壓力Q：
（2-19）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
（2-20）
（2-21）
2.3 第二組皮帶傳動機構的設計
61
設計的原始條件為：傳動的工作條件，傳遞的功率P，主、從動輪的轉速、（傳動比i），傳動對外廓尺寸的要求。
設計內(nèi)容：確定帶的型號、長度、根數(shù)；
傳動中心距；
帶輪基準直徑及結構尺寸；
計算初拉力， 帶對軸的壓力
2.3.1 確定設計功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運轉的時間等因素，設計功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-22）
式中 P-傳遞的額定功率，KW
-工作情況系數(shù)，=1.2
1.361.2=1.632(KW)
2.3.2 初選帶的型號
根據(jù)設計功率和主動輪轉速=1440r/mim。選定帶的型號為A型。
2.3.3 確定帶輪的基準直徑和
（1）選擇，由，查表得 =140mm
（2）驗算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過多，故V應在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-23）
（3）計算從動輪基準直徑：
=i ==280（mm） （2-24）
取標準值=280mm
2.3.4 確定中心距a和帶的基準長度
一般取 （2-25）
計算相應于的帶基準長度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準長度=1400（mm）
實際中心距： （2-26）
2.3.5 驗算小輪包角
（2-27）
2.3.6 計算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-28）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實驗條件不符（）時對傳動能力的影響
-長度系數(shù)，考慮帶長與實驗條件不符時對傳動能力的影響
-實驗條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動比時，帶在大輪上的彎曲應力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計算式為：
（2-29）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動比系數(shù) =1.12
2.3.7 計算帶作用在軸上的載荷Q
為設計軸和軸承，應計算出V帶對軸的壓力Q：
（2-30）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
2.3.8 主動帶輪設計
軸伸直徑d=38mm, 長度L=80mm，故主動帶輪軸孔直徑應取，轂長應小于80mm.大主動帶輪結構為輻板式帶輪，小主動帶輪結構為實心式帶輪，輪槽尺寸及輪寬等按表計算得：
小帶輪：基準寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準線上槽深5mm； 基準線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑； 輪槽角； 極限偏差mm；當B＜1.5時，L=B=35mm，為軸的直徑；
大帶輪：基準寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準線上槽深5mm； 基準線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑： 輪槽角； 極限偏差mm；；
3 直齒輪設計
在閉式傳動中，輪齒折斷和點蝕均可能發(fā)生，設計時先按齒面接觸疲勞強度確定傳動主要參數(shù)，再驗算齒根彎曲疲勞強度。
小齒輪齒數(shù)應大于17齒，以避免根切現(xiàn)象而影響齒根彎曲強度，一般取=18～40，=i。為防止輪齒早期損壞，，應盡量互為質(zhì)數(shù)。當分度圓直徑確定時，在滿足齒根彎曲強度的前提下，適當減少模數(shù)以增加齒數(shù)，有利于提高重合度。對傳遞動力的齒輪傳動，模數(shù)應大于2mm（至少1.5mm）,齒數(shù)比(傳動比)i不宜過大,以小于5為佳,以防止兩齒輪直徑相差過大及輪齒工作負擔相差過大。
增大齒寬b時，輪齒的工作應力和都將減少，有利于提高輪齒承載能力，但b過大易造成載荷沿齒寬分布不均勻。對于制造安裝精度要求高，軸和支承剛度大，齒輪相對于軸承是對稱布置時，可取稍大些，0.8～1.4。非對稱布置時0.6～1.2；懸臂布置及開式傳動中0.3～0.4。在硬度HB＞350的硬齒面?zhèn)鲃又校€應下降50%。
一級減數(shù)直齒輪設計
已知一級傳遞功率，小齒輪轉速=720r/min,傳動比i=2.7,每天1班，，預期壽命10年。
3.1 確定齒輪傳動精度等級
根據(jù)使用情況和估計速度m/s,則選用8級精度的齒輪。選擇材料：小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，；大齒輪選用45號鋼 ，正火處理，；按國家標準，分度圓上的壓力角；對于正常齒，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)
3.1.1 計算許用應力
（3-1）
主動輪和從動輪齒面硬度為230HBS和170HBS，，并查圖得，=570Mpa,=520Mpa,查圖得，=1.0，=1.14, =1.0,
=1.0,=1.0,=0.92,=1.0。
（3-2）
（3-3）
3.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距
小齒輪轉距： （3-4）
初取，取，查表得， （3-5）
確定中心距：
（3-6）
取a=155mm
估計模數(shù)：m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×155=1.085～3.1mm,取m=3mm.
各輪齒數(shù)：
（3-7）
取
實際傳動比 （3-8）
傳動比誤差 許用
分度圓直徑：
（3-9）
驗算圓周速度 ,選擇8級精度的齒輪合適。
3.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度
因電機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，查表，，由于速度v=3.17m/s,8級精度齒輪 ，查圖得 ，軸上軸承不對稱分布，且，查圖得 ，齒寬b=。取b=54mm,。
查表得
載荷系數(shù) （3-10）
計算端面和縱向重合度：
（3-11）
（3-12）
由查圖得，，取u=2.7
（3-13）
=158MP 安全。
3.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度
根據(jù)材料熱處理，查圖 ，查圖 ，則計算出許用應力
（3-14）
（3-15）
由圖得，
驗算彎曲疲勞強度
（3-16）
（3-17）
安全。
3.1.5 齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
同理
當3軸4軸間傳動比=2.5時，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
軸4和軸5間的傳動比=1，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
4 錐齒輪的設計
初定齒數(shù)比u=1.計算兩錐齒輪，參照GT4-8型調(diào)直機的傳動示意展開圖
錐齒輪材料采用45號鋼加工制造，采用大圓角留磨滾刀加工，齒面滲碳淬火磨齒，并采用齒面強化噴丸工藝，以提高接觸與彎曲強度。錐齒輪～63，精度6Cgb11365-89。（ 噴丸強化工藝,此技術提供一種通過利用噴丸強化工藝在齒輪表面形成壓縮殘余應力來提高齒輪的疲勞強度的方法。此技術的方法是在利用高壓空氣向齒輪表面投射大量的噴丸時向與連接作為噴射對象的齒輪齒的齒根圓與漸開線的交點及與上述噴射對象的齒輪齒相鄰的齒輪齒的齒頂圓與漸開線的交點的直線平行的方向，更具體地講，是向與該直線成0°至15°角的方向投射。）
軸交角。由電動機驅(qū)動，工作載荷略有輕微沖擊，錐齒輪1懸臂支承，錐齒輪2兩端支承，傳遞轉矩：
，轉速720r/min。 （4-1）
1．基本參數(shù)：
2．初步設計： （4-2）式中 K-載荷系數(shù)，取1.5
u-齒數(shù)比，取1
-齒輪的許用接觸應力
-估計時的安全系數(shù)，取1.1
-試驗齒輪的接觸疲勞極限
估算的結果： =
幾何尺寸： 齒數(shù)比： 齒數(shù) =25；=25 （4-3）
=4 m——模數(shù)
大端分度圓直徑：
（4-4）
分錐角：
（4-5）
（4-6）
外錐距： （4-7）
齒寬：
=0.25～0.33取=0.3 （4-8）
（重載荷3.03.5）
平均分度圓直徑：
（4-9）
中錐距： （4-10）
平均模數(shù)： （4-11）
齒距：P==3.144=12.56mm （4-12）
齒寬系數(shù)：=0.3
節(jié)錐角：
高度變位系數(shù)： （4-13）
齒頂高： （4-14）
齒根高： （4-15）
頂隙： （4-16）
齒頂角： （4-17）
齒根角： （4-18）
齒寬中點分度圓直徑：
（4-19）
齒寬中點螺旋角：
大端齒頂圓直徑：
（4-20）
大端齒根圓直徑：
（4-21）
頂錐角： （4-22）
根錐角： （4-23）
安裝距：A，根據(jù)結構而定。
冠頂距：
軸線交角 （4-24）
當 （4-25）
輪冠距： （4-26）
錐齒輪強度校核計算：
接觸強度校核 （4-27）
式中 分度圓的切向力 N
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
載荷分布系數(shù)
載荷分配系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
彈性系數(shù)
重合度、螺旋角系數(shù)
錐齒輪系數(shù)
計算結果：
許用接觸應力 （4-28）
式中 試驗齒輪接觸疲勞極限
壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
最小安全系數(shù)
尺寸系數(shù)
工作硬化系數(shù)
計算結果
通過
彎曲強度校核 （4-29）
式中 復合齒形系數(shù)
重合度和螺旋角系數(shù)
其余項同前，并且
計算結果：
許用彎曲應力：
（4-30）
式中 齒根基本強度
壽命系數(shù)
相對齒根圓角敏感系數(shù)
相對齒根表面狀況系數(shù)
尺寸系數(shù)
最小安全系數(shù)
計算結果
通過
5 軸的設計與強度校核
5.1 Ⅰ軸的設計與強度校核
5.1.1 軸的結構設計
圖5-1軸的結構圖
Fig.5-1 construction figure of shaft one
5.1.2 求出齒輪受力
輸出軸轉矩： （5-1）
齒輪圓周力： （5-2）
齒輪軸向力： （5-3）
齒輪徑向力： （5-4）
支反力： XOY面 （垂直面）
（5-5）
XOZ面（水平面）
（5-6）
XOY面上的彎矩：
（5-7）
XOZ面上的彎矩：
（5-8）
合成彎矩：
（5-9）
當量彎矩：
（5-10）
取危險截面按當量彎矩驗算直徑。危險截面取左軸承處（載荷最大）及安裝帶輪處（軸徑最小且載荷較大、有鍵槽）。
右軸承部位驗算
（5-11）
d=45mm＞35mm,合格。
安裝帶輪部位驗算
（5-12）
d=30mm＞20mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=30＞20×1.04=20.8，合格
綜上計算結果，該軸強度足夠。
5.2 Ⅱ軸的設計與強度校核
5.2.1 軸的結構設計
圖5-2軸的結構圖
Fig.5-2 construction figure of shaft two
5.2.2 求出齒輪受力
輸出軸轉矩： （5-13）
圓柱齒輪
齒輪圓周： （5-14）
齒輪徑向力： （5-15）
標準直齒圓錐齒輪
齒輪圓周力： （5-15）
齒輪軸向力： （5-16）
齒輪徑向力： （5-17）
支反力 XOY面 （垂直面）
（5-18）
XOZ面（水平面）
（5-19）
XOY面上的彎矩：
（5-20）
XOZ面上的彎矩：
（5-21）
合成彎矩：
（5-22）
當量彎矩：
（5-23）
取危險截面按當量彎矩驗算直徑。危險截面取右軸承處（載荷最大）、安裝圓柱齒輪處、安裝錐齒輪處及安裝偏心輪處。
右軸承處驗算
（5-24）
d=35mm＞29.8mm,合格。
安裝圓柱齒輪處驗算
（5-25）
d=40mm＞28.4mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=40＞28.4×1.04=29.5mm,合格。
安裝錐齒輪處驗算
（5-26）
d=35mm＞18mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=35＞18×1.04=18.72mm,合格。
安裝偏心輪處
（5-27）
d=25mm＞17mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=25＞17×1.04=17.68mm，合格。
綜上計算結果，該軸強度足夠。
6 主要零件的規(guī)格及加工要求
6.1 調(diào)直筒及調(diào)直塊
調(diào)直筒及調(diào)直塊的尺寸要求見零件圖，調(diào)直筒可用一般結構鋼或碳鋼制造，調(diào)直塊須用廠具鋼制造，并進行熱處理，塊的內(nèi)孔要具有一定的光潔度。GT4-8型調(diào)直機的調(diào)直筒，有兩套調(diào)直模，每套有五個，其中一套內(nèi)徑為10mm，可以調(diào)直6～8mm直徑的鋼筋，另一套內(nèi)徑為6mm，可調(diào)直5mm直徑以下的鋼筋。調(diào)直模用工具鋼制成，并經(jīng)熱處理。安裝時，調(diào)直模的喇叭口應全部向調(diào)直筒進口方向。調(diào)直模在調(diào)直筒中的安裝位置如圖所示，
圖6-1調(diào)直模的安裝方法
Fig.6-1 installation method of straightening model
調(diào)直模偏移量的大小，要根據(jù)調(diào)直模的磨損程度和鋼筋的性質(zhì)通過試驗確定，一般為7～10mm，但不論采用哪種方法，調(diào)直筒最外兩端的兩個調(diào)直模，必須在調(diào)直筒導孔的軸線上，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋調(diào)的不直，應及時調(diào)整調(diào)直模的偏移量。
6.2.齒輪
調(diào)直機上的所有齒輪均采用45號鋼加工制造，并須經(jīng)過表面淬火等熱處理。
6.3.調(diào)直機的各傳動軸均安裝滾動軸承
表1-1鋼筋調(diào)直機的軸承型號及用量
Tab.1-1 bearing size and number of reinforcement bar straightening machine
軸承名稱
型號
數(shù)量
安裝部位
軸承名稱
型號
數(shù)量
安裝部位
單列圓錐滾子軸承
7206
1
錐齒輪軸左端
單列圓錐滾子軸承
7512
1
偏心軸下端
雙列向心球軸承
1307
1
錐齒輪軸右端
單列向心球軸承
306
2
下壓輥軸兩端
單列圓錐滾子軸承
7308
1
偏心軸上端
單列向心球軸承
306
2
上壓輥軸兩端
6.4 傳送壓輥的選用和調(diào)整
調(diào)直機有兩對鋼筋傳送壓輥供選用，每對壓輥上又有兩種深度的環(huán)槽，因此應根據(jù)鋼筋直徑選擇適當?shù)膲狠伈?。一般在夾緊鋼筋后，應保證上下壓輥之間有3mm左右的間隙為合適。
傳送鋼筋的牽引力，決定于壓輥間的壓緊程度，壓緊度要保證鋼筋能順利的被牽引前進，不應有明顯的轉動現(xiàn)象，而且在被切斷的一瞬間，應能允許鋼筋與壓輥之間發(fā)生打滑現(xiàn)象。
6.5 定長機構的選擇與調(diào)整
鋼筋切斷長度，由定長機構自動調(diào)整，為了保證切斷質(zhì)量，首先要按滑動刀臺的活動上切刀位置，調(diào)整其固定切刀，使上下兩切刀的刃口間有1mm以內(nèi)的間隙，并經(jīng)常檢查下切刀的鎖緊螺母有無松動現(xiàn)象，以及上切刀的抬刀彈簧的彈性。
滑動刀臺的回位是靠壓縮彈簧的張力，在定尺拉桿上裝有三個壓縮彈簧，在調(diào)直粗鋼筋時，三個彈簧同時起作用。當調(diào)直細鋼筋時，只需1～2彈簧。彈簧的預緊力是以保證能可靠的回位為準。如果彈簧預緊力不足，會造成滑動刀臺停留在錘頭下發(fā)生連切鋼筋的故障，若彈簧預緊力過大，則鋼筋不易頂動頂尺板，而發(fā)生鋼筋頂彎或切斷尺寸不準，并造成壓輥過度損傷鋼筋的現(xiàn)象。
鋼筋發(fā)生連切現(xiàn)象，除由于彈簧的預緊力不足外，還可能是傳送壓輥壓力過大，或者是料槽的鋼筋下落阻力過大所造成的。所以，發(fā)生不正?，F(xiàn)象時，應立即停車檢查，進行調(diào)整。
7 結論
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過程中不可缺少的設備。建筑生產(chǎn)與施工過程實現(xiàn)機械化、自動化、降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。由于建筑機械能夠為建筑業(yè)提供必要的技術設備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個重要標志，并且為確保工程質(zhì)量、降低工程造價、提高經(jīng)濟效益、社會效益與加快工程建設速度提供了重要的手段。所以，提高建筑機械的管理、使用、維護與維修能力，對加快建筑生產(chǎn)與施工速度，具有十分重要的意義。
本文根據(jù)鋼筋調(diào)直機的設計原則和具體要求，結合工地的實際需要進行設計，該鋼筋調(diào)直機具備良好的機動性，它體積小，重量輕，能快速的在不同場地之間轉移，它能量大，結構簡單，操作方便，最大限度的發(fā)揮設備的利用率和生產(chǎn)率。本次設計借助于AUTOCAD進行繪圖，基本上達到了設計要求。
本次設計還存在不足之處，一是由于鋼筋的牽引速度V=0.6m/s,而剪刀升降時間t=0.1s,則鋼筋在切斷的瞬間的運動距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運動，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調(diào)直機的調(diào)直速度不宜太快。二是由于機械設計的復雜性和整體性，本人掌握不夠全面。三是由于經(jīng)驗方面的欠缺，故需要進一步的研究和實踐。
致謝
本設計在導師XXX教授的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調(diào)試，無不凝聚著康文龍導師的心血和汗水，在四年的本科學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向?qū)煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意，祝愿導師身體健康。
在論文的完成過程當中，同時得到了季璐瑤、璀璨的熱情幫助，一并表示深深地感謝!
最后，誠摯的感謝所有參加本論文評審和答辯的各位老師，感謝你們在百忙之中抽出時間參加我的答辯。
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附錄A 譯文
降低商用飛機的直接維護費用的方法
Haiqiao Wu
Yi Liu
Yunliang Ding和
Jia Liu
[作者]
Haiqiao Wu，Yi Liu，Yunliang Ding和Jia Liu都是在中華人民共和國南京大學航空宇航工程學院從事航空學和行于學的學者。
[關鍵詞]
直接費用，商用飛機，維護費用，專家，鑒定測試
[摘要]
商用飛機的直接維護費用（DMC）對飛機費用的所有權起一個重要作用。我們的研究目標是發(fā)現(xiàn)一些減少DMC的方法。本論文首先指出設計和果實診斷是影響DMC的主要因素，對于特定的航空公司這一因素，可忽略不計。一項R&M設計的新觀念——為了要減少DMC，本論文討論了自由操作時期和過失診斷專家系統(tǒng)的維護。
[電子的通路路徑]
本文的翡翠研究寄存器可以從以下網(wǎng)站得到：
www.emeraldinsight.com/researchregister
現(xiàn)在的議題和本文的完整文